Tvaika ģeneratoru veidi

Advent no tvaika ģeneratorsvai katls, pārveidoja ikdienu ilgi pirms to darīja elektroniskie jauninājumi, un neapšaubāmi bija lielāka vispārēju ietekmi nekā jaunāki jauninājumi, piemēram, tiešsaistes komercija, sociālie mediji un bezvadu tehnoloģija. Tagad ir grūti novērtēt, cik liels bija spēles mainītājs, lai varētu nokļūt no vietas uz vietu bez personīgas vai dzīvnieka (piemēram, zirga pajūga) spēka.

Uz sejas tvaika ražošana ar nolūku izskatās dīvaina izvēle. Raugoties pasaulē, kā varētu izskatīties mazs bērns, šķiet, ka tvaiks ir tikai kas vairāk par obligātu ūdeņainu atkritumu daudzumu dažādu procesu, kas saistīti ar siltuma ražošanu, produkts, sākot no makaronu kastes vārīšanas līdz a ēka.

Labākais veids, kā saistīt savu prātu ar pareizi izmantotā tvaika vērtību, ir priekšstats par to, kas notiek, ja pēkšņi rodas kaut kas, no kura izplūst tvaiks vai citādi fiziski liegts izdalīt šo tvaiku - piemēram, pirms sekundes cieši piespiežot vāku verdoša ūdens katlam to atbrīvojot.

Tvaiks ir ūdens tvaiks vai vispārīgāk - molekulas gāzveida forma. Ūdens sastāv no ūdeņraža un skābekļa atomiem, un tā molekulārā formula ir H₂O. Tāpat kā citas vielas ar konkrētu vārīšanās punkts, ūdens spēj iekļūt gāzveida fāzē, kad tas sasniedz šo temperatūru (ūdenim 100 C vai Celsija grādi (212 F vai Fārenheita grādi) un saņem nelielu enerģijas impulsu, lai tas varētu pārvarēt savu iztvaikošanas siltumu, sava veida nodevas, kas parasti ir jāmaksā, lai mainītos starp stāvokļiem (cietie, šķidrie vai gāzveida).

Mūsdienās tvaika visplašāk izplatītā loma ir elektroenerģijas ražošanā. Bet vēl 1600. gadu beigās tika atklāts, ka notekūdeņus no mīnām bija vieglāk noņemt, kad tie bija kondensēti. Šajā procesā tika atklāts, ka ūdens kondensācijas process rada vakuumu (negatīvs spiediens attiecībā pret visu, kas atrodas ārpus kondensācijas darbības zonas). Šis atklājums galu galā tika integrēts mūsdienu tvaika dzinējos un ģeneratoros.

Ir dažādi tvaika spēkstaciju veidi, un katra organizācija un citas specifiskas detaļas ir atkarīgas no tvaika ģenerētās enerģijas galīgā mērķa. Katrā gadījumā tvaiks nav mērķis, bet gan līdzeklis enerģijas ražošanai.

Tā vietā, lai vienkārši izdalītu tvaiku brīvā dabā, pateicoties jebkurai spiediena vietējai atšķirībai, tas ātri tiek izlīdzināts neierobežota gaisa padeve, tā ir ieslodzīta kaut kādā telpā, un tās stiprums tiek atbrīvots no cilvēka piegādātajiem aprīkojumu.

Elektrostacijās tvaiku rada, degot degvielai augstspiediena vidē - tas ir, katlā. Tas ir redzams galvenokārt ar oglēm kurināmās rūpnīcās, lai gan līdz 21. gadsimta sākumam tās bija pakļautas stipra uguns gan to tiešās piesārņojošās ietekmes, gan ieguldījuma dēļ antropogēnā klimatā mainīt. Tvaiku izmanto arī atomelektrostacijās, kā arī saules termoelektrostacijās.

Lai gan katlu sastāvs un uzbūve var atšķirties, to pamatkomponenti lielākoties ir vienādi un ietver:

• Kamīns: Šajā kamerā notiek sadegšana, un tajā atrodas degļi un dažādas regulēšanas ierīces.
• Degļi: Tie sadedzināšanas sistēmā ievada gaisa un degvielas (parasti ogļu, mazuta vai dabasgāzes) maisījumu, lai optimizētu maisījumu sadedzināšanai.
• Bungas: Tie ietver apakšējo dubļu bungu, lai savāktu galvenokārt cietos atkritumus, un augšējo tvaika mucu, lai savāktu tvaiku ievietošanai sadales sistēmā.
• Ekonomizators: Šī ierīce optimizē darbības efektivitāti, iepriekš sasildot barības ūdeni līdz noteiktai temperatūrai, pirms tas var iekļūt katla sistēmas ķermenī.
• Tvaika izplatīšanas sistēma: Šis vārstu, cauruļu un savienojumu tīkls ir pielāgots tvaika spiediena līmenim, kas tiek pārvadāts caur sistēmu. Tvaiks atstāj katlu ar pietiekamu spiedienu, lai darbinātu visu procesu, kas atrodas lejpus straumes (piemēram, elektrības ražošana caur turbīnu).
• Barības ūdens sistēma: Šis kritiskais katla elements nodrošina, ka ūdens daudzums, kas nonāk sistēmā, tiek līdzsvarots, izejot no sistēmas. Tas jāaprēķina pēc svara, nevis pēc tilpuma, jo daļa ūdens ir tvaiks, bet daļa - šķidrs.

Firetube. Tos visbiežāk izmanto procesos, kuriem nepieciešams no 15 līdz 2200 zirgspēkiem (1 ZS = 746 vati vai W). Šāda veida katli ir cilindriski, liesma atrodas pašā krāsns dobumā un pašas sadegšanas gāzes tiek turētas cauruļu sērijās. Šiem ir divi pamata modeļi: sausa mugura un mitra mugura.

Ūdens caurule. Šajā izkārtojumā caurules satur tvaiku, ūdeni vai abus, bet sadegšanas produkti iet cauri cauruļu ārpusei. Bieži vien tiem ir vairāki bungu komplekti, un, tā kā tie izmanto salīdzinoši maz ūdens, šie katli piedāvā neparasti ātras tvaicēšanas iespējas.

Komerciāla. Parasti tiem ir ūdens caurules, firetube un elektriskās pretestības kombinācijas. Tie ir populāri lielās ēkās, kurās nepieciešama pārsvarā nemainīga temperatūra, piemēram, skolās un bibliotēkās, birojā un valdības ēkas, lidostas, dzīvokļu kompleksi, koledžu un citu pētījumu laboratoriju slimnīcas utt ieslēgts.

Kondensācija. Kondensācijas katli var sasniegt siltuma efektivitātes līmeni līdz 98 procentiem, salīdzinot ar 70 līdz 80 procentiem, ko var sasniegt, izmantojot standarta katlu konstrukcijas. Tipiski efektivitātes līmeņi sasniedz aptuveni 90 procentus, ja atplūdes ūdens temperatūra ir 110 F vai zemāka, un pēc tam paaugstinās, samazinoties ūdens atgriešanās temperatūrai.

Elastīga ūdens caurule (flextube). Šī konstrukcija ir īpaši izturīga pret "karstuma šoku", padarot to par dabisku iespēju izmantot apkuri. Elastīgiem ūdens cauruļu katliem ir plašs degvielas padeves diapazons, un tie ir labi piemēroti lietošanai zema spiediena apstākļos, izmantojot tvaiku vai karstu ūdeni. (Ne visi "katli" faktiski vāra ūdeni!) Arī tos ir diezgan viegli uzturēt, no ārpuses viegli piekļūstot to darba daļām.

Elektrisks. Šie katli ir ar zemu triecienu: tīri, klusi, viegli uzstādāmi un mazi attiecībā pret to lietderību. Tā kā faktiski nekas netiek sadedzināts (tas ir, nav liesmas, par kuru jāuztraucas), elektriskie katli ir apbrīnojami vienkārši. Maisījumā nav degvielas vai degvielas apstrādes aprīkojuma, līdz ar to nav izplūdes gāzu un nav nepieciešamas saistītās caurules un atveres. Turklāt tiem ir sildīšanas elementi, kurus ir viegli nomainīt.

Siltuma atgūšanas tvaika ģenerators (HRSG). Tas ir novatorisks enerģijas atgūšanas "siltummainis", kas atgūst siltumu no garām braucošās karstās gāzes plūsmas. Tie rada tvaiku, ko var izmantot konkrēta procesa virzīšanai vai izmantot tvaika turbīnas darbināšanai, lai darbinātu elektroenerģiju, izmantojot elektromagnētu. HRSG ir veidoti uz trīs galveno sastāvdaļu pamata - iztvaicētāja, pārkarsētāja un ekonomaizera.

Atomelektrostacijas izmanto enerģiju nevis no kurināmā sadedzināšanas, bet ar tās sīkāko sastāvdaļu mehānisku atdalīšanu. Tas ir ļoti maigs aprakstīšanas veids kodola skaldīšana, kurā atomi (šajā gadījumā tie, kas pieder pie urāna elementa) tiek sadalīti mazākos atomos, atbrīvojot milzīgu enerģijas daudzumu.

Sadalīšanās laikā atbrīvotā enerģija tiek uztverta un izmantota ūdens sildīšanai un vārīšanai, un iegūtais tvaiks tiek izmantots turbīnas darbināšanai elektroenerģijas ražošanai.